CN113088797A

CN113088797A - 一种适用于sphc低碳系列钢种的浅处理工艺

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Publication number: CN113088797A
Application number: CN202110320887.2A
Authority: CN
Inventors: 刘俊宝; 宁伟; 王强; 尚游; 李少帅
Original assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shandong Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2041-03-25
Also published as: CN113088797B

Abstract

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺。本发明提供的一种适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，通过转炉终点成分和温度控制及在转炉出钢脱氧合金化阶段控制酸溶铝的含量，减轻或避免了转炉炼钢的钢水过氧化；并且在出钢过程中加入合成渣的同时加入脱氧促进剂，有效调配渣样成分和配比，使转炉终渣直接形成黄白渣，LF精炼阶段无需化渣造渣，简化了LF精炼的步骤，缩短了LF精炼时间，从而释放了LF精炼炉产能，另外减少了LF精炼阶段的用电量和脱氧剂加入量，降低了成本和能耗。

Description

一种适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺。

背景技术

钢厂采用BOF-LF-CC工艺路径冶炼SPHC等低碳系列钢种时，转炉放钢时加入合成渣进行渣洗，钢水到达精炼炉后，精炼操作人员根据进站钢水温度、成分、渣况等进行提温、成分微调、造渣等工作。由于炉前人员操作水平的因素，导致SPHC等低碳系列钢种放钢温度及放钢碳含量差异较大，转炉出钢时钢水过氧化严重及钢包顶渣氧化性高、碱度低，因此在LF精炼阶段需要对钢包顶渣改质处理，为了造白渣，需要加入大量铝粒和碳化钙，以形成还原性渣和提高脱硫能力，但是铝粒和碳化钙配比和加入量不易控制，往往容易造成钢水进LF精炼阶段后调渣困难，并且需要加热化渣调渣，导致通电时间长、生产节奏慢等情况，另外铝粒成本较高，造成成本升高。

其中，转炉吹炼终点钢水过氧化，主要表现在钢水终点碳含量小于等于 0.04％，氧含量大于等于800ppm，渣中氧化铁含量大于等于13％；钢水过氧化会造成脱氧剂加入量增加，导致冶炼成本升高。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决转炉出钢钢水过氧化及LF精炼阶段造白渣调渣困难、通电时间长、生产节奏慢的问题，通过转炉终点成分和温度控制及在转炉出钢脱氧合金化阶段控制酸溶铝的含量，减轻或避免了转炉炼钢的钢水过氧化；并且在出钢过程中加入合成渣的同时加入脱氧促进剂，有效调配渣样成分和配比，使转炉终渣直接形成黄白渣，LF精炼阶段无需化渣造渣，简化了 LF精炼的步骤，缩短了LF精炼时间，从而释放了LF精炼炉产能，另外减少了LF精炼阶段的用电量和脱氧剂加入量，降低了成本和能耗。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，包括以下步骤：

S1、铁水预处理：铁水通过KR脱硫站进行脱硫扒渣处理，使铁水含硫量 ≤0.015％；

S2、转炉冶炼：将所述步骤S1处理后的铁水装入转炉进行冶炼；

S3、转炉终点控制：转炉终点控制温度为1640℃-1660℃，副枪定碳≥0.04％，钢水游离氧≤800ppm，通过副枪探头测温定氧定碳；

S4、转炉出钢过程钢水预处理：

出钢过程中，加入3.3-3.5kg/吨钢的铝锰铁，进行脱氧合金化，保证LF精炼炉进站钢水中酸溶铝≥0.010％，通过低氧探头测定酸溶铝含量，钢中氧会随酸溶铝含量增加而降低，通过控制酸溶铝含量保证脱氧效果；

脱氧合金化结束后，顺钢流加入脱氧促进剂和合成渣，对钢水进行预处理，得到黄白渣，即渣中全铁含量≤1.5％；所述脱氧促进剂每炉加入量为0.8-1.2kg/ 吨钢，所述合成渣加入量为6-8kg/吨钢；

S5、LF精炼炉浅处理：将所述步骤S4中转炉出钢后的钢水转入LF精炼炉进行浅处理；

S6、钢水浇注：将所述步骤S5中浅处理完毕的钢水直接转移至连铸机进行浇注。

在原有冶炼工艺基础上，通过脱氧合金化，有效控制钢液中酸溶铝的含量，以保证脱氧促进剂的作用效果，在转炉出钢过程中顺钢流加入脱氧促进剂，配合合成渣，促使转炉出钢过程中生成黄白渣，省去了LF精炼阶段化渣造渣的环节，使LF精炼初期进站渣就是还原渣，并且对LF精炼工艺做适应调整，无需进行造渣排渣，简化了LF精炼的步骤，有效缩短了LF精炼阶段的时间，释放了LF精炼炉产能。

本发明的技术方案还有：所述步骤S4中所述脱氧促进剂中的成分及各成分的质量含量为，Al：15-20％，Al₂O₃：40-50％，SiO₂≤10％，CaO：8-15％，MgO≤7％，H₂O≤1.5％，其余为杂质；所述脱氧促进剂的粒度为：30-50mm。

脱氧促进剂中CaO-Al₂O₃-MgO具有聚渣性，起到钢水的净化作用；富有活化处理的Al₂O₃以及金属铝和钢中的氧反应起到脱氧效果，在钢水中形成较强的还原气氛，避免过氧化；能够促使钢中的硫在CaOSiO₂中聚合生成，促进钢水脱硫，促使生成黄白渣，并且CaO和SiO₂提高了钢渣的碱度；Al₂O₃有很好的发泡性能，可快速造白渣(大量铝酸盐的生成)。

本发明的技术方案还有：所述步骤S5中LF精炼炉浅处理包括以下步骤：

A1、钢水进入LF精炼炉后，进站大氩气搅拌3分钟，所述大氩气搅拌流量800NL/min；

A2、大氩气搅拌结束后，钢包底吹氩流量调至150NL/min，使用低氧探头对钢水进行测温定氧作业；

A3、定氧完成后，取钢水样一送检，钢包底吹氩流量调至800NL/min，根据定出氧含量进行喂铝线配铝作业，将铝含量控制在0.050％-0.060％；

A4、配铝作业结束后，钢包底吹氩流量调至150NL/min，并向钢水中加入 0.15-0.30kg/吨的碳化钙，开始对钢水进行通电提温作业；

A5、根据钢水样一成分对钢水进行成分微调；

A6、向LF精炼处理结束的钢水中喂入钙铝线；

A7、钙铝线喂入结束后，将钢包底吹氩流量调整至100NL/min，开始软吹。

钢水进精炼时，已形成黄白渣(还原渣)，不需要再进行调渣，提高了生产效率；LF精炼炉浅处理只需要对钢液温度及钢液成分进行调整，精炼和软吹时间显著缩短，从而减少了用电量，节约了成本。

本发明的技术方案还有：所述的大氩气搅拌，是指吹入氩气的压力为0.8～1.5Mpa，使得钢水液面轻微翻动，钢水裸露部位的形状近似圆形，圆的直径为 100～250mm。

本发明的技术方案还有：所述步骤A5中成分微调是通过配锰或加入适量石灰脱硫的方式进行，确保终点硫含量≤0.010％，且Mn/S≥15。

本发明的技术方案还有：所述步骤A3和步骤A6中铝线、钙铝线喂入量均控制在100-150m/炉、喂入速度2.0-2.5m/min，所述步骤A7中软吹时长≥8min。

本发明的技术方案还有：所述步骤S5中LF精炼炉浅处理过程应控制在 20-25min，即精炼时间，不包含软吹时间。

本发明的技术方案还有：所述步骤S6中浇注处理工艺采用连铸机进行全保护浇注，避免钢水二次氧化。

本发明的有益效果：(1)转炉终点控制钢水的碳含量、氧含量，减轻或避免了钢水过氧化；(2)本发明提供一种应用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，出钢过程中使用脱氧促进剂配合合成渣同时对钢水进行预处理，促使转炉出钢过程生成黄白渣，省去了LF精炼阶段造渣排渣的环节，释放了LF精炼炉产能；(3)脱氧促进剂使转炉出钢阶段钢水脱氧效果更好，使进入精炼阶段的钢渣处于还原状态，并使钢水中夹杂物上浮时间大大延长，增强了净化钢水效果，提高钢水质量；(4)通过将炉外精炼调渣前移到转炉出钢阶段，只需要对钢液温度及钢液成分进行调整，显著减少了铝线和碳化钙的加入量，精炼和软吹时间显著缩短，从而减少了用电量，节约了成本。

具体实施方式

下面结合实施方式对本发明作进一步说明。

在国内某钢厂120t顶底复吹炉连续生产6炉SPHC-1钢种，其中实施例1-4 采用本发明所述工艺控制方法，对比例1-2的控制过程采用正常工艺，以对比验证本发明实施效果。过程控制参数及结果见表1-表3所示。

实施例1～4及对比例1-2中石灰成分及性质：CaO：89.35％，SiO₂：0.91％， S：0.008％，P：0.006％，其余为杂质，活性度345，生过烧率10.1％。

实施例1～4及对比例1-2中烧结矿成分及性质：TFe：48.88％，FeO：10.27％， CaO：14.47％，SiO₂：6.25％，MgO：2.81％，P：1.23％，其余为杂质，粒度2～ 5mm。

冶炼过程中的添加剂均可从市场购得或者购得原料进行相应配比，其中试验添加剂来源与相应成分信息如下：

脱氧促进剂选购自莱芜市钢城区中新耐火材料厂；所述脱氧促进剂理化指标如下：

项目

Al％

Al2O3％

SiO2％

CaO％

MgO％

H2O％

粒度，mm

指标

15-20

40-45

≤10

8-15

≤7

≤1.5

30-50

所述铝锰铁成分及各成分质量分数：

项目	C％	Si％	Mn％	P％	S％	Al％	Fe％
								含量	0.06	0.28	5.52	0.004	0.006	55.16	38.97

合成渣：石灰和萤石按照质量分数9:1配比；

铝线：Al质量分数为99.77％，其余为杂质；

碳化钙为现有产品，从市场采购，入厂不化验成分，只抽检粉面；

钙铝线成分及各成分质量分数：Ca含量为97.81％，其余为Al，铝质质量 20.55g/米，钙芯质量50.76g/米。

实施例1

本发明的一种适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，主要在于优化出钢过程对钢水的预处理以形成黄白渣，并对预处理完毕的钢水在LF精炼炉进行浅处理，达到缩短LF精炼时间的目的。包括以下步骤：

S1、铁水预处理：铁水通过KR脱硫站进行脱硫扒渣处理，使铁水含硫量 ≤0.015％。

S2、转炉冶炼：将所述步骤S1处理后的铁水装入转炉进行冶炼。

S3、转炉终点控制：转炉终点控制温度为1643℃，副枪定碳为0.045％，钢水游离氧为687ppm，通过副枪探头测温定氧定碳。

S4、转炉出钢过程钢水预处理：

出钢过程中，加入409kg铝锰铁，进行脱氧合金化，通过低氧探头测得LF 精炼炉进站钢水中酸溶铝含量为0.022％；

脱氧合金化结束后，顺钢流加入脱氧促进剂和合成渣，对钢水进行预处理，得到黄白渣，测得渣中全铁含量为1.18％；所述脱氧促进剂每炉加入量为140kg，所述合成渣加入量为1000kg。

S5、LF精炼炉浅处理：将所述步骤S4中转炉出钢后的钢水转入LF精炼炉进行浅处理。

LF精炼炉浅处理包括以下步骤：

A1、钢水进入LF精炼炉后，进站大氩气搅拌3.5分钟，所述的大氩气搅拌，控制吹入氩气的压力为1.15Mpa，搅拌流量800NL/min。

A2、大氩气搅拌结束后，钢包底吹氩流量调至150NL/min，使用低氧探头对钢水进行测温定氧作业，最终测得LF精炼炉进站定氧为5ppm。

A3、定氧完成后，取钢水样一送检，钢包底吹氩流量调至800NL/min，根据定出氧含量进行喂铝线配铝作业，将铝含量控制在0.050％-0.060％。所述铝线喂入量为230m、喂入速度2.25m/min。

A4、配铝作业结束后，钢包底吹氩流量调至150NL/min，并向钢水中加入 10kg的碳化钙，开始对钢水进行通电提温作业。

A5、根据钢水样一成分对钢水进行成分微调。成分微调是通过配锰或加适量石灰脱硫的方式进行，确保终点硫含量≤0.010％，且Mn/S≥15。

A6、向LF精炼处理结束的钢水中喂入钙铝线。所述钙铝线喂入量为130m、喂入速度2.25m/min。

A7、钙铝线喂入结束后，将钢包底吹氩流量调整至100NL/min，开始软吹。所述软吹时长为8min，LF精炼炉浅处理过程精炼时间为22min，不包含软吹时间。

S6、钢水浇注：将所述步骤S5中浅处理完毕的钢水直接转移至连铸机进行浇注。浇注处理工艺采用连铸机进行全保护浇注，避免钢水二次氧化。

钢水浇注过程连铸机拉速控制正常，未出现套眼迹象。连铸机浇注完毕后，对铸坯进行在线检查，质量正常，后序轧制质量正常。

实施例2～实施例4

与实施例1工艺步骤相同，其中转炉终点控制和LF精炼炉过程参数有所微调，具体参数详见表1和表3。

实施例1～实施例4转炉处理后，LF精炼炉进站渣样已经形成碱性渣，即还原渣，SiO₂含量显著降低，渣中全铁含量小于1.5％，已形成黄白渣，具体渣样成分详见表2。

对比例1和对比例2

对比例1和对比例2为常规冶炼工艺，与实施例1～实施例4工艺步骤不同之处在于，转炉出钢过程钢水预处理阶段，只添加了合成渣，具体参数参见表1，因此LF精炼炉进站渣样为酸性渣，未形成黄白渣，需要在LF精炼炉精炼阶段化渣造渣处理，具体LF精炼炉进站渣样成分详见表2，可见SiO₂含量较高，渣样为酸性，并且渣中全铁含量大于1.5％。

同时与实施例1～实施例4相比，LF精炼炉精炼阶段进站定氧量较高，进站定铝量较低，导致需要加入大量铝线和碳化钙脱氧调渣，由于需要加热进行化渣调渣，精炼时间和用电量相对实施例1～实施例4明显增加，具体参数详见表3。

表1实施例1-4与对比例1-2转炉终点控制统计表

表2实施例1-4与对比例1-2LF精炼炉进站渣样成分对比

表3实施例1-4与对比例1-2LF精炼炉过程参数控制统计表

综合分析：

如表2所示，从进站渣样成分来看，实施例1至实施4炉次进站渣全铁含量比对比例1和对比例2炉次平均降低了29％，并且实施例1至实施4炉次进站渣全铁含量均低于1.5％，说明实施例1～实施例4脱氧效果优于对比例1和对比例2，另外实施例1至实施4炉次进站渣SiO₂含量比对比例1和对比例2 炉次平均降低了59％，炉渣碱度主要通过CaO/SiO₂的比值表示，比值越大碱度越大，由表2看出实施例1至实施4炉次相比于对比例1和对比例2，进站渣中CaO含量平均增加了8.8％；因此实施例1～实施例4碱度高于对比例1和对比例2正常炉次，说明将精炼造渣过程前移至转炉出钢过程后，钢水进LF精炼时，进站渣已形成黄白渣(还原渣)，LF精炼阶段无需进行造渣，只需对钢液温度及钢液成分进行调整，精炼和软吹平均时间分别降低了27％和36％，有效减少了LF精炼的用电量，平均用电量降低了44.5％。

如表1和表3所示，实施例1～4通过在转炉出钢阶段脱氧合金化控制酸溶铝含量，并顺钢流加入脱氧促进剂和调整合成渣的含量，与对比例1～2相比，钢液进入LF精炼炉精炼时的平均含氧量降低了84％，减轻或避免了钢水过氧化，LF精炼炉精炼阶段铝线和碳钙铝线的平均加入量分别降低了42％和87％，节约了原料成本，同时缩短了升温加热时间，减少了用电量，控制了成本投入。

本发明通过将精炼部分造渣部分前移到转炉出钢过程，出钢过程使用脱氧促进剂配合合成渣对钢水进行预处理，提高脱氧、脱硫效果，使转炉终渣满足 LF精炼炉精炼所需的还原渣，LF精炼炉精炼阶段无需再进行调渣，只需对温度及钢液成分进行调整，有效缩短了LF精炼炉精炼时间，释放了LF精炼炉产能，并且节约了电耗，并且提高了LF精炼炉精炼初期进站钢渣Al₂O₃的含量，使钢水中夹杂物上浮时间大大延长，提高了钢水质量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、铁水预处理：铁水通过KR脱硫站进行脱硫扒渣处理，使铁水含硫量≤0.015％；

S4、转炉出钢过程钢水预处理：

出钢过程中，加入3.3-3.5kg/吨钢的铝锰铁，进行脱氧合金化，保证LF精炼炉进站钢水中酸溶铝≥0.010％，通过低氧探头测定酸溶铝含量；

脱氧合金化结束后，顺钢流加入脱氧促进剂和合成渣，对钢水进行预处理，得到黄白渣，即渣中全铁含量≤1.5％；所述脱氧促进剂每炉加入量为0.8-1.2kg/吨钢，所述合成渣加入量为6-8kg/吨钢；

2.根据权利要求1所述的适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，其特征在于：所述步骤S4中所述脱氧促进剂的成分及各成分的质量含量为，Al：15-20％，Al ₂O ₃：40-50％，SiO₂≤10％，CaO：8-15％，MgO≤7％，H₂O≤1.5％，其余为杂质；所述脱氧促进剂的粒度为：30-50mm。

3.根据权利要求1所述的适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，其特征在于：所述步骤S5中LF精炼炉浅处理包括以下步骤：

A4、配铝作业结束后，钢包底吹氩流量调至150NL/min，并向钢水中加入0.15-0.30kg/吨的碳化钙，开始对钢水进行通电提温作业；

A5、根据钢水样一成分对钢水进行成分微调；

A6、向LF精炼处理结束的钢水中喂入钙铝线；

4.根据权利要求3所述的适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，其特征在于：所述的大氩气搅拌，是指吹入氩气的压力为0.8～1.5Mpa，使得钢水液面轻微翻动，钢水裸露部位的形状近似圆形，圆的直径为100～250mm。

5.根据权利要求3所述的适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，其特征在于：所述步骤A5中成分微调是通过配锰或加入适量石灰脱硫的方式进行，确保终点硫含量≤0.010％，且Mn/S≥15。

6.根据权利要求3所述的适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，其特征在于：所述步骤A3和步骤A6中铝线、钙铝线喂入量均控制在100-150m/炉、喂入速度2.0-2.5m/min，所述步骤A7中软吹时长≥8min。

7.根据权利要求1所述的适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，其特征在于：所述步骤S5中LF精炼炉浅处理过程应控制在20-25min，不包含软吹时间。

8.根据权利要求1-7任一所述的适用于SPHC低碳系列钢种的浅处理工艺，其特征在于：所述步骤S6中浇注处理工艺采用连铸机进行全保护浇注，避免钢水二次氧化。